在建筑钢结构工艺流程中，H型钢柱与柱底板连接焊缝通常为熔透角焊缝，使用背面清根时存在以下两个问题：

  采用炭弧气刨清根工艺时，一般在内侧预制坡口，外侧清根后焊接，不得提前加装筋板。但是，清根和焊接时由于热输入较大，没有筋板抵抗变形，导致柱底板焊接完成后花费大量人力物力进行调校。

  清根用的炭棒价格比陶瓷衬垫昂贵，成本比较高，在炭弧气刨时噪声污染、光污染和粉尘污染都非常严重，对职业健康有较大威胁。

  通过引入直角陶瓷衬垫的使用，能提前安装所有筋板，加强构件的整体性，减小焊接变形，同时，降低了成本和劳动强度。直角陶瓷衬垫使用注意事项：

  对于低炭钢来说，一次结晶的晶柱均为奥氏体组织，转入二次结晶阶段后，当温度降低到930℃时由γ-Fe转变为α-Fe，当温度再次降到723℃时，余下的奥氏体分解成珠光体。因此，当冷却速度越快，焊缝组织中珠光体含量越大，α-Fe含量越小，焊缝硬度和强度越高，塑性韧性越低。

  由焊缝结晶原理可知，焊缝结晶与气温变化有很大关系，由于陶瓷的导热系数小，散热慢，对焊缝有保持温度的作用。当采用陶瓷衬垫焊接时，焊缝背面铁素体含量较高，珠光体含量较低，焊缝塑性韧性较好。因此，采用陶瓷衬垫焊接时，对焊缝组织性能有一定的改善作用。

  摘 要：焊接是通过加热或加压（或者两者并用），用或者不用填充材料，使两个工件（同种或异种材质）达到原子间结合的一种连接方式。钢结构建筑、桥梁、船舶等通常构造较为复杂、焊接量大，在一些不能进行背面清根且能够保证变形的部位，通过陶瓷衬垫的合理和正确运用单面焊接双面成形，获得外观成形优异、探伤合格率高的焊缝，同时由于陶瓷衬垫导热系数低、散热慢，对焊缝有保持温度的作用，加上碱性陶瓷衬垫在高温作用下，部分物质与熔池中的FeS反应，产生不溶于钢液的物质，从而起到脱硫的作用，对焊缝力学性能及机械性能都有改善效果。

  焊接时（熔焊），一般要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变、冷却，最后形成焊接接头的过程。在钢结构生产的全部过程中，最常用的焊接方法是气体保护焊，在热源的作用下焊丝熔化的同时被焊母材也发生局部熔化，焊丝熔化金属与母材局部熔化金属所组成的具有一定几何形状的液体金属叫熔池。陶瓷衬垫是用来衬托住溶敷液态金属，使熔池在衬垫上冷却凝固从而正面和背面均得到成形良好的焊缝的一种工具，此种焊缝成形方法称为强制成形。单面焊接双面成形的另一种成形方法叫做自由成形，依靠熔池液态金属表面张力来衬托熔池，使之在自由状态实现焊缝背面成形。正常的情况下，自由成形对预留间隙、焊工技能要求都很高，在生产的全部过程中有很大局限性，通常要辅以背面清根工艺。

  陶瓷衬垫在生产的全部过程中无可避免的会存在一定的孔隙，在衬垫运输和存放期间，空气中的水分会聚集于孔隙内部。当焊接时在高温作用下，水分会以气体形式溢出，部分被分解成氢。水分是焊缝气孔产生的原因之一。

  在焊接过程中，液态金属所吸收的大量氢，有一部分在熔池凝固过程中可以逸出。但熔池冷却很快，还有相当多的氢来不及逸出，而被留在固态焊缝金属中。在焊缝中，氢大部分是以H、H或H-形式存在的，它们与焊缝金属形成间隙固溶体。由于氢原子和离子的半径很小，这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散，故称之为扩散氢。

  钢结构加工使用的衬垫主要有：对接焊缝陶瓷衬垫、角焊缝陶瓷衬垫以及栓钉陶瓷环。陶瓷衬垫具有耐热性、耐磨性、耐蚀性、价格实惠公道等特点，使用陶瓷衬垫焊接法是一种以陶瓷为衬托，使焊缝强制成型的焊接工艺方法，在狭窄拥挤的空间、不宜或不便背面清根的部位采用陶瓷衬垫，不仅焊缝质量良好，同时效率高、焊缝成形好、劳动强度低、职业危害小。

  对于大多数金属和合金，氢对焊接接头强度、韧性是有害的。焊缝金属中的氢含量，是焊接时产生延迟裂纹的重要的因素之一。理论上随着焊缝氢含量的增大，金属晶格的缺陷也就越多，相应的脆化倾向也就越大。因此，孔隙率越大，对焊缝危害越大。衬垫应保存在干燥通风处，使用前应按要求烘干。

  陶瓷衬垫所使用的原材料有黏土矿物、石英、长石、石灰石、滑石等陶瓷原料其原料的主要成分有S i 、M g O、C a O、 、 O、 0等。在焊接高温作用下，衬垫表面会有一部分物质溶化，产生的CaO、MgO、MnO会进入溶池，这些碱性氧化物与熔池中[ F e S ]反应生成C a S、M g S、M n S，而C a S、M g S、M n S不溶于钢液而进入熔渣，从而能起到脱硫的作用。因此使用碱性衬垫或者提高衬垫碱度，有利于提高焊缝性能，具体如下：

  随着钢结构技术的持续不断的发展，在钢结构自重轻、强度高、施工速度快、工业化水平高、抵抗变形力强等特点的牵引下，目前钢结构在建筑、桥梁、船舶以及航空航天领域不断得到普遍运用，但同时钢结构构造较为复杂、焊接量非常大，在工厂预制过程中，经常遇到焊接操作空间小、拼接钢板时不便于翻面以及熔透焊缝不宜采用炭弧气刨等问题，因此采用背面粘贴陶瓷衬垫、单面焊接双面成型的焊接工艺，能解决上述问题。

  焊缝金属从高温的液体状态冷却至常温的固体状态经历了两次结晶过程，第一次结晶是从液相转变为固相的一次结晶，第二次结晶是在固相焊缝金属中出现同素异构转变的二次结晶。

  由液态转变成固态的凝固过程也是晶体形成的过程，分为生核和长大两个阶段。生核——当热源撤销或者远离时，温度逐低，原子活动受温度影响而减弱，当达到凝固温度时原子重新组合成新的序列，形成小晶体。晶核长大——当晶核形成后，不断吸收周围液态金属中自由活动的原子，使自己体积不断增大直至液态完全消失，此过程为一次结晶。